Prepínanie ethernetu

8.1.1. Premosťovanie vrstvy 2

Zvyšovaním počtom staníc v segmente narastá pravdepodobnosť kolízie a výsledkom je viac opakovaných prenosov. Riešením je rozdeliť kolíznu doménu na niekoľko menších, oddelených častí. Pri prepájaní využívajú bridže tabuľku MAC adries asociovanú s portami.
cisco
Operácie bridžov:

  1. pri zapnutí je tabuľka prázdna, sleduje komunikáciu na sieti, ak nastane, bridž ju spracuje
  2. A pingne B, dáta sú prenesené na celý kolízny systém
  3. most si pridá záznam do bridge table.
  4. cieľová adresa rámca je kontrolovaná v tabuľke, keď nie je nájdená, rámec je poslaný na druhý segment. Pri tomto prenose je zaznamenaná len zdrojová adresa.
  5. B spracuje ping a pošle odpoveď A, bridge a A spracujú rámec
  6. bridge si pridá zdrojovú adresu do tabuľky. Pretože zdrojová tabuľka nebola v tabuľke mostu a bola prijatá na port 1, zdrojová adresa musí byť asociovaná s portom 1 v tabuľke. Cieľová adresa rámca je opäť skontrolovaná v tabuľke, je nájdený záznam a rámec sa neposiela ďalej.
  7. A pingne C, dáta obdrží celá kolízna doména, B ich zahodí, neboli preň určené.
  8. Bridge pridá záznam do tabuľky, pretože záznam už existuje, tak ho len obnoví.
  9. Bridge skontroluje cieľovú adresu, záznam nenájde, preto pošle rámec ďalej
  10. C spracuje požiadavku a pošle odpoveď A. Dáta sú poslané celej kolíznej doméne. D dáta zahodí, lebo nie sú preň určené
  11. Bridge si pridá zo zdrojovej adresy záznam do tabuľky a asociuje si ho s portom 2.
  12. Bridge opäť skontroluje tabuľku, nájde záznam a pošle dáta na port 1
  13. Podobne je to s D

8.1.2. Prepínanie na vrstve 2

Svitch  je v podstate rýchly, multiportový bridge, ktorý môže obsahovať veľa portov. Radšej vytvoríme 2 kolízne domény, každý port vytvára vlastnú kolíznu doménu. Ak je 20 staníc zapojených do sviča, potom je vytvorených 20 samostatných kolíznych domén. Sviče si budújú content-addresable memory (CAM) /pamäť adresovaná podľa obsahu/, pre každý port má pridelenú MAC informáciu.


8.1.3. Spínacie operácie

Mikrosegment, na svič je pripojené jen 1 zariadenie. Použitím  CAM je umožnené svičom priame nájdenie portu, ktorý je asociovaný s MAC, bez vyhľadávacieho algoritmu. To umožňuje znížiť záťaž na sieti.

8.1.4. Oneskorenie

Rôzne podmienky môžu zapríčiniť oneskorenia rámca cestujúceho so zdroja do cieľa:

  1. oneskorenie v médách
  2. kruhové oneskorenie, spôsobené elektronikou
  3. programové oneskorenie, pri prechode s jednotlivý vrstiev a pri prepájaní

8.1.5. Módy sviču

Svič môže zahájiť prenos rámca hneď po prijatí MAC adresy. Prepájanie v tomto bode je nazývané cut-trought switching a výsledkom je nižšie oneskorenie pri prepájaní. V tomto móde nie sú kontrolované chyby. Musí byť rovnaká rýchlosť cieľa aj zdroja, tiež nazývané synchronizované prepínanie.
V druhom móde svič príme celý rámec a pred posielaním skontroluje jeho kontrolný súčet. Pri chybe zahodí tento rámec. Tento mód je nazývaný store-and-forward, pretože pred vysielaním je najskôr uložený. Pri tomto móde sa používa asynchrónne prepínanie.
Fragment –free mode, kompromis medzi predchádzajúcimi. Číta sa 1. 64bitov, ktorá obsahuje hlavičku rámca, na základe toho začne prepájanie.

8.1.6. Spannig-Tree protokol

Prepínané siete sú často navrhované s nadbytočnými cestami na zabezpečenie spoľahlivosti. Na zabezpečenie proti zacyklenie bol vyvinutý Spannig-Tree protokol (STP). Každý svič vyšle špeciálnu správu Bridge Protocol Data Units (BPDUs), aby ostatné sviče o ňom vedeli. Sviče potom používajú Spanning-Tree Algorith (STA) na zamedzenie nadbytočnej prevádzky.
Sviče využívajú STP:

  1. blokovaní
  2. počúvaní
  3. učení
  4. odosielaní
  5. zakázaný

Port presunie cez nasledujúcich 5 stavov:

  1. s inicializácie do blokovania
  2. s blokovania do počúvania alebo do zakázaný
  3. s počúvania do učenia alebo do zakázaný
  4. s učenia do dopravný alebo zakázaný
  5. s dopravy do zakázaný

8.2.1. Zdieľané médiové okolie

Niektoré siete sú priamo spojené a všetky stanice zdieľajú vrstvu 1.
Zdieľané médiové okolie: keď viacnásobné stanice pristupujú na rovnaké médium, príkladom je, keď niekoľko PC pristupuje na rovnaké vedenie, optické vlákno alebo vzdušný priestor.
ciscoRozšírené zdieľané médiové okolie: zdieľané mádiá môžu rozšíriť, prístup je na väčšie vzdialenosti
Okolie siete poit-to-point: používané v telefonickom pripojení, využívané predovšetkým domácimi používateľmi. Zariadenia sa priamo pripája na len 1 zariadenia, príkladom je, keď sa PC pripája na internet cez modem po telefónnom vedení.
Existujú pravidlá, kto môže pristupovať do siete, niekedy sa však nedajú použiť a nastávajú kolízie.

8.2.2. Kolízne domény

Kolízie zapríčiňujú nevýkonnosť sietí. Pri kolízii všetky stanice ukončia prenos na určitý čas.
Segmentácia: delenie kolíznej domény na menšie časti pomocou zariadení na 2 a 3 vrstve. Zariadenia na 1. vrstve nedelia kolíznu doménu, sú to napr. opakovače, huby.
Zväčšovaním počtov jednotlivých staníc a pridávaním hubov dochádza k väčšiemu počtu kolízií. Preto je definované pravidlo, že medzi 2 PC nesmie byť viac ako 4 opakovače alebo HUBy. Preto musí byť vypočítaná doba obehu, inak by všetky stanice nepočuli kolíziu v sieti.
Platí pravidlo: (oneskorenia na opakovači + oneskorenie na kábli + NIC oneskorenie)x2 misí biť menšie ako maximálna doba obehu. Pri porušení pravidla počet kolízií dramaticky narastá.
Pravidlo 5-4-3-2-1:

  1. 5 segmentov v sieti
  2. 4 opakovače alebo huby
  3. 3 hostiteľské segmenty v sieti s PC
  4. 2 linkové časti (bez PC)
  5. 1 veľká kolízna doména

8.2.3. Segmentácia

Zariadenia na 1. vrstve nedelia sieť do segmentov, len ju predlžujú.
Zariadenia na 2. vrstve delia sieť na segmenty, kolízna doména je efektnejšie rozdelená na menšie časti. Na vrstve 2, bridže a sviče, sledujú MAC adresy a v ktorom sú segmente.

8.2.4. Vrstva 2 Broadcasts

Na komunikáciu so všetkými kolíznymi doménami protokol používa broadcast a mutlicast rámec na vrstve 2 OSI modelu. Keď potrebuje stanica komunikovať so všetkými ostatnými v sieti pošle brodkástový rámec s cieľovou adresou MAC 0xFFFFFFFFFFFF. Na túto adresu odpovedajú všetky hosty. Môže sa sťať, že pri odpovedi všetkých staníc neostane volná šírka pásme pre aplikácie, existujúce sieťové pripojenie musí byť zrušené, situácia je známa ako brodkastová búrka. Niekoľko tisíc brodkastov alebo multicastov môže zhodiť mašinu. Broadcast pracovnej stanice Addres Resolution Protocol(ARP) sa vyžiada vždy, keď potrebujeme MAC adresu, ktorá nie je v ARP tabuľke. Broadcastovú búrku môže spôsobiť zariadenie vyžadujúce informáciu so siete, ktorá má príliš veľkú skupinu.

8.2.5. Brodkastové domény.

Brodkastová doména je zoskupenie kolíznych domén, ktoré sú spojené zariadeniami na 2 vrstve. Tým sa zvýši príležitosť každého hostu v sieti na získanie prístupu na médium. Brodkast musí byť kontrolovaný na 3 vrstve, rútre nepresúvajú brodkast. 3 vrstva je založená na cieľovej IP adrese a nie na MAC.

8.2.6. Úvod do dátového prúdu

ciscoDáta sú zapuzdrené v sieťovej vrstve s IP zdrojovou a cieľovou adresou a na linkovej vrstve s MAC adresou zdroja a cieľa.
Na zariadeniach na vrstve1 nie je filtrácia, všetko čo sa vyšle, prejde na druhú stranu.
Na zariadeniach na 2 vrstve je filtrácia založená na cieľovej MAC adrese.
Na 3 vrstve sú dáta filtrované na základe cieľovej IP adresy.

 

 

 

8.2.7. Čo je sieťový segment

  1. Sekcia siete, ktorá je ohraničená bridžom, rútrom alebo svičom
  2. S použitím zbernicovej topológie LAN, segment je pokračujúci elektrický obvod, ktorý je často pripojený na druhý taký segment cez opakovač
  3. Termín použitý v TCP špecifikácii popisuje jednodielnu transportnú vrstvu  jednotku informácií.

Pojem segment záleží na kontexte vety.